子宫积脓中的细胞器应激：内质网应激和线粒体功能障碍的分子证据

《Theriogenology》：Organelle stress in pyometra: Molecular evidence of endoplasmic reticulum stress and mitochondrial dysfunction

内质网应激与线粒体功能障碍在犬脓毒性子宫炎发病中起关键作用，研究显示病例组子宫组织PERK、ATF4、CHOP、GRP78及GRP94基因mRNA表达和蛋白水平显著高于对照组，同时存在线粒体氧化损伤、自噬现象及TFAM、COX4蛋白表达增加，而CAT基因表达下调。该恶性循环导致子宫内膜严重损伤和炎症反应。

　　

赵伟|邓欣|唐继春|李尚峰|胡秉红

中国重庆中医药大学中医学院，重庆，中国

摘要

本研究旨在探讨患有开放性子宫积脓的母犬子宫组织中与内质网应激和线粒体损伤相关的关键分子变化。共有16只母犬参与研究，分为健康对照组（n = 8）和子宫积脓组（n = 8）。结果表明，与健康个体相比，子宫积脓母犬的内质网应激标志基因PERK、ATF4、CHOP、GRP78和GRP94的mRNA表达及蛋白水平显著上调。

同时观察到，患有子宫积脓的犬只的子宫存在显著的线粒体氧化损伤和超微结构变化，透射电子显微镜（TEM）显示了线粒体自噬现象。Western blot分析进一步证实，这些犬只子宫组织中与线粒体相关的蛋白TFAM和COX4的蛋白水平增加，而实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）的结果显示氧化应激相关基因CAT的表达下调。总之，我们的研究结果表明，子宫内膜炎是由过度的内质网应激和线粒体功能障碍所驱动的。这种分子机制可能导致子宫内膜组织的严重损伤和炎症反应。

引言

子宫积脓是未绝育母犬中常见且危及生命的生殖系统疾病，其特征是子宫腔内积聚脓性分泌物并引发全身性炎症反应[1,2]。在子宫积脓的病理环境中，细胞暴露于多种应激因素中，如细菌及其毒素、炎症细胞因子以及孕酮的影响。氧化应激和能量失衡引起的细胞损伤也在该疾病的发病机制和发展中起核心作用[[3], [4], [5], [6]]。这些因素相互作用，破坏细胞的内部稳态，从而引发细胞应激损伤和凋亡。

内质网应激和线粒体损伤是导致细胞凋亡的关键过程[7,8]。内质网应激是细胞对内部紊乱的关键反应。当内质网稳态被破坏时，蛋白激酶R样内质网激酶（PERK）通过寡聚化和自磷酸化被激活，从而启动未折叠蛋白反应（UPR）[9]。这一信号通路旨在恢复内质网功能，但在持续应激下，它也可能激活下游靶标，包括ATF4和转录因子CHOP（C/EBP同源蛋白），可能导致细胞走向凋亡[10]。同时，细胞应激下线粒体完整性常常受损，关键调节蛋白（如线粒体转录因子A（TFAM）和细胞色素C氧化酶亚基4（COX4）的变化反映了线粒体生物合成和氧化代谢的紊乱[11]。然而，在子宫积脓中，这些介导内质网应激和线粒体损伤的关键分子的表达谱尚未得到系统研究。

因此，本研究旨在深入探讨开放性子宫积脓犬子宫组织中内质网应激、线粒体功能障碍与子宫积脓发病机制之间的关系，以寻找可能的新治疗策略。

部分内容片段

免疫组化（IHC）

从子宫积脓病例的受影响子宫角中部以及健康对照组的相应区域收集子宫组织样本。每个子宫角都进行了肉眼检查，并采集了大约5×5毫米的样本。每个子宫选取一个代表性样本用于组织和分子分析。组织样本用4%的甲醛固定24-48小时，然后进行常规石蜡包埋并切片，厚度为4-5微米。

犬子宫积脓中PERK和ATF4的免疫组化

为了探讨内质网应激在犬子宫积脓发病机制中的作用，我们使用免疫组化方法检测了子宫组织中PERK及其下游转录因子ATF4的蛋白水平和定位。结果显示，与健康对照组相比，子宫积脓犬的PERK和ATF4蛋白水平显著升高（图1）。

PERK和ATF4的免疫荧光分析

为了进一步评估...

讨论

本研究提供了分子证据，支持内质网应激和线粒体功能障碍在犬子宫积脓发病机制中的核心作用。子宫积脓的病理环境，其特征是细菌毒素、炎症介质和激素失衡，对内质网造成持续应激，而内质网是负责蛋白质折叠和加工的关键细胞器。

我们观察到内质网伴侣蛋白GRP78和GRP94显著上调，...

结论

总之，我们的研究表明，内质网应激和线粒体功能障碍是犬子宫积脓中的核心且相互关联的病理事件。我们发现，持续的内质网应激（表现为GRP78/GRP94和PERK–ATF4–CHOP通路的激活）促进了凋亡信号传导和细胞损伤。此外，内质网应激与线粒体功能障碍密切相关，这表现为氧化损伤、线粒体自噬、TFAM和COX4蛋白水平升高等。

CRediT作者贡献声明

赵伟：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，正式分析。邓欣：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，正式分析，数据管理。唐继春：方法学，数据管理。李尚峰：资源获取。胡秉红：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，资源获取，方法学，资金申请。

伦理批准和参与同意

本研究中的所有动物均为客户拥有的犬只，来自合作兽医医院。生物样本（包括血液、子宫组织和粪便）是从常规临床诊断和治疗过程中获得的剩余材料，未为研究目的进行额外干预。

该研究方案已获得[Zhi Pet动物医院]动物伦理委员会的审查和批准（批准编号：20230612 ZP）。已获得书面知情同意。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。